JP2014002851A - 光源装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光源素子の素子温度を一定に保つ。
【解決手段】光源装置100は、素子温度検出部8により検出される光源素子4の素子温度が目標温度になるように、冷却機構5を駆動させる冷却機構駆動部3と、冷却機構5の露点温度を算出し、算出した露点温度と素子温度とを用いて冷却機構駆動部3および光源素子駆動部2を制御する制御部1とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、光源素子の温度を制御する構成を有する光源装置に関する。
近年、例えばプロジェクタ等の光源装置において、光源素子の長寿命化、高出力化の要求から従来のランプ光源に代わりLED(Light Emitting Diode)素子やレーザ素子(半導体レーザ素子)などが用いられるようになってきている。以下においては、LED素子およびレーザ素子の各々を、光源素子ともいう。
光源素子は高温になるほど出力と寿命が低下する特性がある。そのため、光源素子の高寿命および高出力を維持するためには、当該光源素子の温度を低く保つ必要がある。なお、光源素子の冷却手段としてペルチェ素子や水冷式の冷却機構等が利用されている。以下においては、光源素子の温度を、素子温度ともいう。
また、光源素子は、素子温度が変化した場合、当該光源素子の光出力の波長が変化してしまう。光源素子を、プロジェクタ等のいわゆる映像機器に適用した場合、光源素子の波長変化が色相の変化を生じさせる。そのため、素子温度を極力一定にする必要がある。
冷却手段としていわゆるペルチェ素子、チラー、コンプレッサー等を備えた冷凍機などを備えた冷却装置においては、光源素子の冷却面の温度が周囲環境によって定まる露点温度を下回る可能性がある。周囲環境とは、周囲温度、周囲湿度等である。また、露点温度とは、結露し始める温度である。この際、結露により発生した水滴により光源素子、電気回路系を始めとする周辺部品の故障を招く恐れがある。
そこで、特許文献1には、周囲環境の変化に対応する、結露対策のための技術(以下、従来技術Aともいう)が開示されている。従来技術Aでは、装置に設けたエアセンサにより環境温度、環境湿度を検知し、これらから飽和水蒸気圧を推定する。そして、外気の水蒸気圧が飽和水蒸気圧を超えた際には、ペルチェ素子の制御を停止させ、結露を防止する。
特許第3315461号公報(段落0025〜0029、図4)
しかしながら、従来技術Aには以下の問題がある。従来技術Aでは、ペルチェ素子(冷却機構)の制御を停止するタイミングは、外気の水蒸気圧が飽和水蒸気圧を超えたタイミングであり、当該タイミングにおいて、既に、結露が発生している可能性がある。
また、従来技術Aでは、ペルチェ素子の制御を停止してしまうため、停止後の温度上昇によって、光源素子の素子温度を一定に保つことができなくなり、波長が変化し色相がずれるという問題がある。また、ペルチェ素子の制御が停止した状態では、光源素子の素子温度が上昇してしまうため、素子の寿命劣化、もしくは素子の破壊等の不具合を招く恐れもある。すなわち、従来技術Aでは、上記不具合を防ぐために、素子温度を一定に保つことができないという問題がある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、光源素子の素子温度を一定に保つことが可能な光源装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る光源装置は、光を出射する光源素子と、前記光源素子を駆動させる光源素子駆動部と、前記光源素子を冷却する冷却機構と、前記光源素子の温度である素子温度を検出する素子温度検出部と、前記素子温度検出部により検出される前記素子温度が目標温度になるように、前記冷却機構を駆動させる冷却機構駆動部と、前記冷却機構の露点温度を算出し、算出した前記露点温度と前記素子温度とを用いて前記冷却機構駆動部および前記光源素子駆動部を制御する制御部と、を備える。
本発明によれば、冷却機構駆動部は、光源素子の温度である素子温度が目標温度になるように冷却機構を駆動させる。これにより、光源素子の素子温度を一定に保つことができる。したがって、光源素子が出射する光の波長変化、当該光の色相の変化等を抑制することができる。その結果、光源素子が出射する光の色ずれを抑制することができる。
実施の形態1に係る光源装置の構成を示すブロック図である。 光源装置が行う制御処理のフローチャートである。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。
以下に本発明にかかる一例として、光源素子を用いた光源装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1に係る光源装置100の構成を示すブロック図である。図1に示すように、光源装置100は、光源素子4と、ミラー6と、光源素子駆動部2と、冷却機構5と、ヒートパイプ7と、ラジエター10と、ファン11と、冷却機構駆動部3と、光量検出部9と、素子温度検出部8と、制御部1と、環境センサ12とを備える。
光源素子4は、光を出射する素子である。光源素子4は、レーザ素子(レーザ光源素子)である。なお、光源素子4は、レーザ素子に限定されず、例えば、LED素子であってもよい。
光源素子駆動部2は、制御部1の制御に従って、光源素子4に電圧を印加することにより光源素子4を駆動(発光)させる。駆動している光源素子4には、駆動電流が流れる。
ミラー6は、光源素子4が出射した光の大部分を反射させ、レーザ出力光として、光源装置100の外部へ導く。また、ミラー6は、光源素子4が出射した光の一部を、光量検出部9へ導く。これにより、光量検出部9は、レーザ出力光の強さに比例した光をうける(検出する)。
冷却機構5は、光源素子4を冷却するように配置される。冷却機構5は、例えば、ペルチェ素子である。冷却機構5は、光源素子4と当接するように配置される。以下においては、冷却機構5が、光源素子4と当接している部分を、冷却部5aともいう。冷却部5aは、光源素子4を冷却する部分である。すなわち、冷却機構は、光源素子4を冷却する冷却部5aを含む。冷却部5aは、熱抵抗が生じるように光源素子と当接する。
なお、冷却機構5がペルチェ素子である場合、冷却機構5は、光源素子4と面で当接する。この場合、冷却部5aを、冷却面ともいう。
また、冷却機構5は、ヒートパイプ7を介して、ラジエター10と熱的に結合されている。ファン11は、ラジエター10の熱を外部に排熱する風を発生させる。
光源素子4が発する熱の一部は、冷却機構5およびヒートパイプ7を介して、ラジエター10に伝達する。ラジエター10に伝達した熱は、ファン11により、光源装置100の外部へ排熱される。
冷却機構駆動部3は、冷却機構5を駆動させる。冷却機構5が駆動することにより、光源素子4が冷却される。冷却機構5が、例えば、ペルチェ素子であるとする。この場合、冷却機構駆動部3は冷却機構5に電流を生じさせるための電圧を、冷却機構5(ペルチェ素子)に印加することにより、冷却機構5を駆動させる。
光量検出部9は、当該光量検出部9に照射された光の光量を検出し、当該検出した光量から、光源素子4が出射する光の光量Pを検出する。光量検出部9に照射される光の光量と光源素子4が出射する光の光量との比率は予め決まった値(例えば、1:9)である。そのため、光量検出部9は、照射された光の光量から、光源素子4が出射する光の光量Pを検出することができる。光量検出部9は、検出した光量Pを、制御部1へ送信する。
素子温度検出部8は、光源素子4に熱的に接続される。素子温度検出部8は、光源素子4の温度(以下、素子温度Tjともいう)を検出する。素子温度Tjは、例えば、ジャンクション温度である。具体的には、素子温度検出部8は、光源素子4の温度を常時検出しており、素子温度Tjを制御部1へ送信する。
制御部1は、例えば、CPU等のマイクロコントローラ(マイコン)である。制御部1は、レーザ出力光の光量(強さ)が常に一定になるように、光源素子駆動部2を制御する。すなわち、制御部1は、光源素子4の光出力が目標値となるように光源素子駆動部2を制御する。具体的には、制御部1は、光源素子駆動部2が光源素子4に印加する電圧を、光源素子駆動部2に指示する。
また、制御部1は、詳細は後述するが、光源素子4の素子温度Tjが常に概ね一定になるように冷却機構駆動部3を制御する。冷却機構駆動部3は、制御部1の制御に従い、素子温度検出部8により検出される素子温度Tjが所定の目標温度になるように、冷却機構5を駆動させる。これは、光源素子4の発振波長、または発振効率を一定に保つと共に、光源素子4の寿命を保つ上でも必要な制御である。
環境センサ12は、光源装置100の周囲の環境の情報を取得する。環境センサ12は、周囲温度検出部13と、周囲湿度検出部14とを含む。なお、周囲温度検出部13および周囲湿度検出部14の各々は、環境センサ12に含まれなくてもよく、独立して設けられてもよい。
周囲温度検出部13は、光源装置100の周囲の温度である周囲温度Tc(外気温度)を随時検出する。周囲温度検出部13は、周囲温度Tcを、制御部1へ随時送信する。周囲湿度検出部14は、光源装置100の周囲の湿度である周囲湿度Hc(外気相対湿度)を随時検出する。周囲湿度検出部14は、周囲湿度Hcを、制御部1へ随時送信する。
制御部1は、周囲温度Tcおよび周囲湿度Hcを用いて冷却機構5(冷却部5a)の露点温度Trを算出する。露点温度とは、周囲環境における飽和蒸気圧力が100%となり、結露が始まる温度である。前述したように、制御部1は、光源素子4の素子温度Tjが概ね一定になるように冷却機構駆動部3を制御する。ここで、光源素子4から冷却部5aまでの間の熱抵抗をθjsとする。また、冷却部5aの温度をTsとする。光源素子4に引加される電圧をVfとする。また、光源素子4の駆動電流をIdとする。また、素子温度Tjは、一定であるとする。この場合、以下の式1が満たされる。
(Vf×Id−P)×θjs=Tj−Ts ・・・(式1)
Idは、式1を変形した以下の式2により表される。
Id={(Tj−Ts)/θjs+P}/Vf ・・・(式2)
なお、Vfは、光源素子4に実際に引加される電圧に限定されない。Vfは、例えば、予め測定したIdとVfの関係を表形式、もしくは近似式で表し、その都度メモリから読み出した値であってもよい。また、Vfは、例えば、制御部1により算出されてもよい。また、Idに対するVfの依存性が小さい場合には、簡単化のため、Vfを、一定値と扱っても良い。
以下においては、露点温度Trと冷却部5aの温度Tsとが等しい場合において、結露が始まる臨海温度に対応する光源素子4の駆動電流Idを、最大駆動電流Idmaxとも表記する。Idmaxは、式2のTsをTrに置き換えた、以下の式3により表現される。
Idmax={(Tj−Tr)/θjs+P}/Vf ・・・(式3)
制御部1は、式3より、最大駆動電流Idmaxを算出する。そして、制御部1は、光源素子4の駆動電流Idと、最大駆動電流Idmaxとを比較する。制御部1は、以下の式4のように、IdがIdmax以上である場合、光量Pの目標値(設定値)を低減させるよう、光源素子駆動部2を制御する。以下においては、光量Pの目標値を、光量目標値ともいう。
Id≧Idmax ・・・(式4)
光量Pの目標値を低減または増加させる処理は、制御部1が、光量検出部9から受信する光量Pの値が変化するよう、光源素子駆動部2を制御することにより行われる。すなわち、光量Pを変化させるために、制御部1は、光源素子駆動部2が光源素子4に印加する電圧を変化させるよう、光源素子駆動部2を制御する。つまり、制御部1が光量検出部9から受信する最新の光量Pの値(戻り値)が新たな目標値となるように、制御部1は光源素子駆動部2を制御する。
光量目標値を低減することにより、光源素子4の駆動電流Idは低下する。制御部1は、光量Pを低減したときにおいても、上述のように素子温度Tjが一定となるように、冷却機構駆動部3を制御する。これにより、冷却部5a(冷却面)に結露が生じないように、素子温度Tjを一定に保っている。
すなわち、以下の式5および式6の関係式が満たされるよう、制御部1は、冷却機構駆動部3および光源素子駆動部2を制御することにより、TsおよびIdを制御する。これにより、冷却部5a(冷却面)に結露が生じることを防止することができる。
Tr<Ts ・・・(式5)
Ts=Tj−(Vf×Id−P)×θjs ・・・(式6)
式6は、式1を変形した式である。
次に、実施の形態1に係る光源装置100が行う処理(以下、制御処理ともいう)について説明する。図2は、制御処理のフローチャートである。
前述したように、制御部1は、光源素子駆動部2が光源素子4に印加する電圧を、光源素子駆動部2に指示する。なお、制御部1は、光源素子4に印加される電圧に応じて、光源素子4に流れる電流を示す電圧―電流特性を予め記憶している。そのため、制御部1は、電圧―電流特性により、光源素子駆動部2が印加する電圧から、光源素子4の駆動電流Idを常に把握している。
ステップS20では、周囲温度および周囲湿度の検出が行われる。具体的には、周囲温度検出部13は、周囲温度Tcを検出し、周囲温度Tcを、制御部1へ送信する。また、周囲湿度検出部14は、周囲湿度Hc(外気相対湿度)を検出し、当該周囲湿度Hcを、制御部1へ送信する。
ステップS21では、制御部1が、周囲温度Tcおよび周囲湿度Hcを用いて冷却機構5(冷却部5a)の露点温度Trを算出する。温度および湿度を用いて露点温度を算出する方法は、公知な技術であるので詳細な説明は繰り返さない。
ステップS22では、制御部1が、前述の式3により、最大駆動電流Idmaxを算出する。最大駆動電流Idmaxは、冷却部5aの温度が露点温度以下とならない、光源素子4の最大駆動電流である。
ステップS23では、制御部1が、駆動電流Idが最大駆動電流Idmax未満であるか否かを判定する。ステップS23において、YESならば再度ステップS20の処理が行われる。そして、ステップS20〜S23の処理が繰り返し行われる。一方、ステップS23において、NOならば、処理はステップS24に移行する。ステップS23においてNOである場合は、駆動電流Idが、最大駆動電流Idmax以上の場合である。
ステップS24では、制御部1が、駆動電流Idを下げるよう、光源素子駆動部2を制御する。具体的には、制御部1は、光源素子駆動部2が光源素子4に印加する電圧を所定値だけ下げるよう、光源素子駆動部2に指示する。光源素子駆動部2は、当該指示に従い、光源素子4に印加する電圧を所定値だけ下げる。当該所定値は、例えば、光源素子駆動部2が印加している電圧の10%である。これにより、駆動電流Idは下がる。その結果、光源素子4が出射する光の光量Pは下がる。その後、再度、ステップS23の処理が行われる。
なお、制御部1は、制御処理とは独立して、並列的に、以下の温度制御処理を行う。温度制御処理では、前述したように、素子温度Tjが一定となるように、制御部1が、冷却機構駆動部3を制御する。すなわち、冷却機構駆動部3は、制御部1の制御に従い、素子温度検出部8により検出される素子温度Tjが所定の目標温度になるように、冷却機構5を駆動させる。少し具体的には、冷却機構駆動部3は、素子温度Tjがほぼ目標温度を保つように、冷却機構5を駆動させる。
より詳細には、冷却機構5(冷却部5a)の露点温度をTrとし、冷却部5aの温度をTsとし、光源素子4に引加される電圧をVfとし、光源素子4の駆動電流をIdとし、光源素子4が出射する光の光量をPとし、光源素子4の素子温度をTjとし、光源素子4から冷却部5aまでの間の熱抵抗をθjsとする。
この場合、制御部1は、式5および式6の関係式が満たされるよう、冷却機構駆動部3および光源素子駆動部2を制御することにより、TsおよびIdを制御する。すなわち、制御部1は、ステップS21で算出した最新の露点温度Trと素子温度Tjとを用いて冷却機構駆動部3および光源素子駆動部2を制御する。言い換えれば、制御部1は、露点温度Trおよび素子温度Tjを用いて冷却機構駆動部3および光源素子駆動部2を制御する。
これにより、冷却機構駆動部3は、制御部1の制御に従って、冷却部5aの温度が冷却機構5の露点温度より高い温度を維持するように、冷却機構5を駆動させる。また、冷却機構駆動部3は、冷却部5aの温度が露点温度を下回らないように、光源素子4への印加電圧(投入電力)を制御する。例えば、冷却機構駆動部3は、光源素子4への印加電圧(投入電力)を抑制する。
以上説明したように、本実施の形態によれば、冷却機構駆動部3は、光源素子4の素子温度が目標温度になるように冷却機構5を駆動する。少し具体的には、冷却機構駆動部3は、素子温度Tjがほぼ目標温度を保つように、冷却機構5を駆動させる。これにより、光源素子4の素子温度を一定に保つことができる。したがって、光源素子4が出射する光の波長変化、当該光の色相の変化等を抑制することができる。すなわち、光源素子4が出射する光の波長を一定に維持することができる。その結果、光源素子4が出射する光の色ずれを抑制することができる。また、光源素子4の温度上昇による、光源素子4の寿命劣化や破壊を防止することができる。
また、本実施の形態によれば、光源素子4への投入電力を抑制することにより、光源素子4の寿命劣化や破壊も防止する事ができる。
また、本実施の形態によれば、冷却機構駆動部3は、冷却機構5の冷却部5aの温度が露点温度より高い温度を維持するように、冷却機構5を駆動させる。したがって、冷却機構5における結露の発生を防止することが出来る。そのため、結露による水滴が発生しないため、部品故障等の不具合の発生を防ぐことができる。すなわち、結露による周辺部品の故障などの不具合の発生を防ぐことができる。
なお、本実施の形態では、冷却機構5がペルチェ素子であるとしたが、これに限定されない。冷却機構5は、冷却水を用いた水冷機構(水冷式の冷却機構)であってもよい。水冷機構は、例えば、チラー装置(チラー方式の冷却機構)である。チラー装置は、チラー水の温度制御を行うことにより、冷却を行う。
また、上記水冷機構は、例えば、熱交換器とファンから構成されてもよい。この場合、水冷機構は、ファンの回転数の制御を行うことにより冷却を行う。この構成においても、本実施の形態によれば、冷却機構5における結露の発生を防止することができる。
また、冷却機構5は、冷媒としてのフルオカーボンを用いた機構(冷媒式の冷却機構)であってもよい。フルオカーボンは、冷蔵庫、エアコン等に使用される冷媒である。この構成において、冷却機構5は、凝縮器、圧縮器、膨張弁等を備える。冷却機構5は、フルオカーボンを利用して冷却を行う。この構成においても、本実施の形態によれば、冷却機構5における結露の発生を防止することができる。
また、本実施の形態では、光源素子としてレーザ素子を冷却する例について示したが、光源素子にLED(発光ダイオード)等を適用した際にも同様の効果が得られる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
本発明は、光源素子の素子温度を一定に保つことが可能な光源装置として、利用することができる。
1 制御部、2 光源素子駆動部、3 冷却機構駆動部、4 光源素子、5 冷却機構、6 ミラー、7 ヒートパイプ、8 素子温度検出部、9 光量検出部、10 ラジエター、11 ファン、12 環境センサ、100 光源装置。

Claims (7)

  1. 光を出射する光源素子と、
    前記光源素子を駆動させる光源素子駆動部と、
    前記光源素子を冷却する冷却機構と、
    前記光源素子の温度である素子温度を検出する素子温度検出部と、
    前記素子温度検出部により検出される前記素子温度が目標温度になるように、前記冷却機構を駆動させる冷却機構駆動部と、
    前記冷却機構の露点温度を算出し、算出した前記露点温度と前記素子温度とを用いて前記冷却機構駆動部および前記光源素子駆動部を制御する制御部と、を備える
    光源装置。
  2. 前記冷却機構は、前記光源素子を冷却する冷却部を含み、
    前記冷却機構駆動部は、前記制御部の制御に従って、さらに、前記冷却部の温度が前記露点温度より高い温度を維持するように、前記冷却機構を駆動させる
    請求項1に記載の光源装置。
  3. 前記光源装置は、さらに、
    前記光源装置の周囲温度を検出する周囲温度検出部と、
    前記光源装置の周囲湿度を検出する周囲湿度検出部とを備え、
    前記制御部は、前記周囲温度および前記周囲湿度を用いて前記露点温度を算出し、前記露点温度および前記素子温度を用いて前記冷却機構駆動部および前記光源素子駆動部を制御する
    請求項1または2に記載の光源装置。
  4. 前記冷却機構は、前記光源素子を冷却する冷却部を含み、
    前記冷却部は、熱抵抗が生じるように前記光源素子と当接し、
    前記光源素子駆動部は、前記光源素子に電圧を印加することにより前記光源素子を駆動させ、
    前記光源装置は、さらに、
    前記光源素子が出射する光の光量を検出する光量検出部を備え
    前記露点温度をTrとし、前記冷却部の温度をTsとし、前記光源素子に引加される電圧をVfとし、前記光源素子の駆動電流をIdとし、前記光量をPとし、前記素子温度をTjとし、前記熱抵抗をθjsとした場合、
    Tr<Ts
    Ts=Tj−(Vf×Id−P)×θjs
    なる関係式が満たされるよう、前記制御部は、前記冷却機構駆動部および前記光源素子駆動部を制御することにより、TsおよびIdを制御する
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の光源装置。
  5. 前記冷却機構は、ペルチェ素子である
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の光源装置。
  6. 前記冷却機構は、冷却水を用いた水冷機構である
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の光源装置。
  7. 前記冷却機構は、冷媒としてのフルオカーボンを用いた機構である
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の光源装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016066527A (ja) * 2014-09-25 2016-04-28 スタンレー電気株式会社 車両用灯具
KR101846771B1 (ko) * 2017-01-03 2018-04-06 에스케이실트론 주식회사 랩핑 정반용 크리닝 장치

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105682536B (zh) * 2013-10-30 2018-02-13 奥林巴斯株式会社 光源装置和内窥镜装置
JP6366288B2 (ja) * 2014-02-07 2018-08-01 三菱電機株式会社 光源装置およびプロジェクタ装置
CN104315484B (zh) * 2014-10-29 2017-12-05 东莞市北科电子科技有限公司 一种水冷uv led系统
CN105988269B (zh) * 2015-02-06 2018-08-24 深圳市光峰光电技术有限公司 投影系统、光源系统、光源控制装置和控制方法
JP6635262B2 (ja) * 2016-03-16 2020-01-22 ウシオ電機株式会社 レーザ光源装置
CN107526235B (zh) * 2016-06-20 2020-07-24 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种防止摄像机镜头前盖起雾的方法、装置及摄像机
CN107579429B (zh) * 2016-07-04 2020-12-04 深圳光峰科技股份有限公司 半导体激光器及其温度控制方法
JP6474368B2 (ja) * 2016-08-18 2019-02-27 ファナック株式会社 レーザ装置
CN106440252B (zh) * 2016-11-08 2019-05-24 广东美的暖通设备有限公司 一种空调器保护方法、保护系统和空调器
CN106896630A (zh) * 2017-04-25 2017-06-27 安徽庆睿实业有限责任公司 一种智能多媒体投影仪
EP3495050A1 (en) * 2017-12-07 2019-06-12 Syddansk Universitet Fluid based cooling system
CN110131675A (zh) * 2018-02-09 2019-08-16 株式会社小糸制作所 冷却单元以及车辆用灯具
KR20190108965A (ko) * 2018-03-16 2019-09-25 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 그 제어 방법
CN108469710A (zh) * 2018-04-29 2018-08-31 中国华录集团有限公司 一种激光投影仪的激光二极管散热系统
CN108663878A (zh) * 2018-04-29 2018-10-16 中国华录集团有限公司 激光投影显示系统
CN109856899A (zh) * 2019-03-21 2019-06-07 中影光峰激光影院技术(北京)有限公司 一种超高亮度投影设备的投影芯片冷却系统
CN111856856B (zh) * 2019-04-29 2022-03-08 中强光电股份有限公司 投影装置以及散热控制方法
CN111856857B (zh) * 2019-04-29 2022-03-08 中强光电股份有限公司 投影装置及其散热控制方法
CN113138520A (zh) * 2020-01-17 2021-07-20 中强光电股份有限公司 投影装置以及散热控制方法
CN111583846B (zh) * 2020-04-28 2024-04-26 青岛海信激光显示股份有限公司 一种激光显示设备
KR102626548B1 (ko) * 2023-08-24 2024-01-19 키트명세 주식회사 항공 장애등

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6179285A (ja) * 1984-09-26 1986-04-22 Mita Ind Co Ltd 半導体レーザ装置
JPH05243771A (ja) * 1992-02-26 1993-09-21 Koufu Nippon Denki Kk 浸漬dc−dcコンバータの冷却構造
JP2000040850A (ja) * 1998-07-24 2000-02-08 Dainippon Screen Mfg Co Ltd レーザダイオードの駆動制御装置
JP2010256558A (ja) * 2009-04-23 2010-11-11 Sanyo Electric Co Ltd 投写型映像表示装置
WO2011125382A1 (ja) * 2010-04-09 2011-10-13 シャープ株式会社 照明装置、植物栽培装置、および照明装置の冷却方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3315461B2 (ja) 1993-04-20 2002-08-19 オリンパス光学工業株式会社 波長安定化光源の結露防止装置
JP2002101274A (ja) * 2000-09-26 2002-04-05 Fuji Photo Film Co Ltd 光源装置、画像読取装置及び画像読取方法
JP2003035932A (ja) 2001-07-23 2003-02-07 Nec Viewtechnology Ltd プロジェクタのランプ駆動装置およびその駆動方法
JP2005115220A (ja) 2003-10-10 2005-04-28 Seiko Epson Corp プロジェクタ
CN101071259A (zh) 2006-05-12 2007-11-14 三洋电机株式会社 光源控制装置及图像显示装置
EP2256548A1 (en) 2008-03-17 2010-12-01 SANYO Electric Co., Ltd. Projector
JPWO2009150850A1 (ja) * 2008-06-13 2011-11-10 パナソニック株式会社 画像表示装置
JP5482985B2 (ja) * 2009-03-11 2014-05-07 ソニー株式会社 光安定化装置、光安定化方法および印刷装置
JP2011033747A (ja) 2009-07-31 2011-02-17 Seiko Epson Corp プロジェクター、プログラム、情報記憶媒体および冷却制御方法
JP2011081287A (ja) * 2009-10-09 2011-04-21 Sanyo Electric Co Ltd 投写型映像表示システムおよびその制御方法
JP5676595B2 (ja) * 2010-05-28 2015-02-25 Necディスプレイソリューションズ株式会社 投写型表示装置および投写表示方法
JP5917512B2 (ja) * 2011-06-13 2016-05-18 新日鉄住金化学株式会社 センサー素子、結露センサー、湿度センサー、結露検知方法及び露点計測装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6179285A (ja) * 1984-09-26 1986-04-22 Mita Ind Co Ltd 半導体レーザ装置
JPH05243771A (ja) * 1992-02-26 1993-09-21 Koufu Nippon Denki Kk 浸漬dc−dcコンバータの冷却構造
JP2000040850A (ja) * 1998-07-24 2000-02-08 Dainippon Screen Mfg Co Ltd レーザダイオードの駆動制御装置
JP2010256558A (ja) * 2009-04-23 2010-11-11 Sanyo Electric Co Ltd 投写型映像表示装置
WO2011125382A1 (ja) * 2010-04-09 2011-10-13 シャープ株式会社 照明装置、植物栽培装置、および照明装置の冷却方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016066527A (ja) * 2014-09-25 2016-04-28 スタンレー電気株式会社 車両用灯具
KR101846771B1 (ko) * 2017-01-03 2018-04-06 에스케이실트론 주식회사 랩핑 정반용 크리닝 장치

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